CN105283636B - 用于挖掘机械的气流系统 - Google Patents

Abstract

一种挖掘机械，包括动臂、刀盘体、阀门和致动器。所述动臂限定有内部腔室，并且包括联接于所述机架的第一末端、第二末端、和与所述内部腔室流体连通的开口。所述刀盘体包括多个刀头，并且该刀盘体被支撑于所述动臂的第二末端。所述阀门联接于所述动臂，并且可以在闭合位置和打开位置之间移动，在闭合位置时所述开口被覆盖，在打开位置时所述开口至少部分地被敞开。所述致动器联接于所述阀门，以选择性地使阀门在闭合位置和打开位置之间移动。

Description

用于挖掘机械的气流系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年2月15日提交的申请号为61/765390的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的全部内容被引用并入此文。

背景技术

本发明涉及挖掘机械。特别地，本申请涉及用于连续挖掘机械的气流系统。

传统的连续挖掘和入口掘进机械(entry development machine)包括邻近采矿工作面(mine face)的用于去除切割材料和污染物的气流系统。在工作期间，刀盘体(cutterhead)经常改变位置，在矿井底面和顶面之间运动。当前的机械通过刀架从切割工作面吸入空气。刀盘体的移动改变空气被吸入气流系统的位置。另外，窄小的地下环境对入口掘进机械和连续挖掘机械造成非常显著的空间约束，从而限制了机器中用于多种组件的空间量。

发明内容

在一个方面，本发明提供一种连续采掘机械，其包括机架、动臂、刀盘体、阀门和致动器。所述动臂限定有内部腔室并且包括联接到所述机架的第一末端、第二末端、以及与所述内部腔室流体连通的开口。所述刀盘体包括多个刀头并且被支撑于所述动臂的第二末端。所述阀门联接于动臂，并且可以在闭合位置和打开位置之间移动，在所述闭合位置时所述开口被覆盖，在所述打开位置时所述开口至少部分地被敞开。所述致动器联接于阀门以选择性地使阀门在闭合位置和打开位置之间移动。

在另一个方面，本发明提供一种用于连续挖掘机械的动臂，所述挖掘机械包括机架和刀盘体。该动臂包括长形的壳体、开口、阀门和致动器。该动臂具有被配置为联接到机架的第一末端和被配置为支撑刀盘体的第二末端。所述外壳限定有外部表面和内部腔室。所述外部表面具有上部和下部。所述开口位于所述下表面并且其与所述内部腔室流体连通。所述阀门可以在闭合位置和打开位置之间移动，在所述闭合位置时所述开口被覆盖，在所述打开位置时所述开口至少部分地被敞开。所述致动器联接于所述阀门以选择性地使阀门在闭合位置和打开位置之间移动。

在另一个方面，本发明提供了一种连续挖掘机械，其包括机架、动臂、刀盘体、板片、致动器、用于检测刀盘体的位置的传感器和用于基于刀盘体的感测位置而操作致动器的控制系统。所述动臂限定有上表面、下表面和内部腔室。所述动臂包括联接于机架的第一末端、第二末端和位于所述下表面并与所述内部腔室流体连通的开口。所述刀盘体包括多个刀头并被支撑于所述动臂的第二末端。所述板片联接于所述动臂并且可以从闭合位置向打开位置移动，在所述闭合位置时所述开口被覆盖，在所述打开位置时所述开口至少部分地被敞开。所述致动器联接于所述板片以选择性地使板片在所述闭合位置和所述打开位置之间移动。

通过考虑详细描述和附图，本发明的其他方面将变得明显。

附图说明

图1是挖掘机械的一部分的前视透视图。

图2是具有处于闭合位置的阀门板片的动臂的末端的俯视透视图。

图3是图2的动臂的局部侧视图，其中阀门板片处于闭合位置。

图4是图3的动臂的局部侧视图，其中阀门板片处于打开位置。

图5是图1的挖掘机械的一部分的侧视图。

图6是根据另一个实施例的挖掘机械的一部分的侧视图。

图7是根据另一个实施例的挖掘机械的一部分的侧视图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解的是，本发明的实施并不受限于在以下说明中阐述的或在以下附图中示出的部件结构和布局的细节。本发明可以具有其他实施例，并且可以通过多种方式来实施或实现。还应当理解的是，本文中使用的措辞和术语是出于说明的目的，不应当被认为是限制性的。本文中使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变形意味着包含所列出的项目、其等同方式以及额外的项目。术语“安装”、“连接”和“联接”被广义地使用，包含直接和非直接的安装、连接和联接。进一步的，“连接”和“联接”并不受限于物理或机械的连接或联接，并且可以包括直接或非直接的电气或液压连接或联接。还可以使用任意已知的方式执行电子通信和通知，包括直接连接、无线连接等。

图1示出了挖掘机械(例如连续采掘机械10)的一部分，其包括机架14，该机架由履带18支撑以便移动。连续采掘机械10进一步包括动臂22和刀盘体26。在所示的实施例中，机架14还包括收集头30和传送机34。收集头30包括一对旋转臂38，该旋转臂推动在刀盘体26下方的切割材料进入传送机34。传送机34从机架14的一个末端延伸向机架14的另一个末端(未示出)。传送机34将切割材料从刀盘体26下方区域传输到位于机架14后方的第二传送机(未示出)。

在所示出的实施例中，动臂22由外壳形成，并且包括第一末端42和第二末端46，该第一末端42可枢转地联接于机架14，该第二末端46支撑刀盘体26。动臂22还限定有上表面48和下表面50。动臂22可以围绕枢轴54枢转，该枢轴大致垂直于机架14的纵轴。动臂22通过一对致动器58进行枢转，致动器58联接于机架14和动臂22之间。在所示实施例中，致动器58是液压千斤顶或液压缸。

在所示实施例中，刀盘体26形成为长形的滚筒62，该滚筒62包括固定在滚筒62的外表面上的多个刀头66。滚筒62限定有大致平行于动臂22的枢轴54的滚筒轴线68，并且滚筒62可围绕滚筒轴线68旋转。

如图2-4所示，动臂22还包括通风道或气流道70(图3和图4)、阀门或板片74和致动器78(图3和图4)。通道70由动臂22的内部腔室限定出，并且基本上在动臂22的第二末端46和第一末端42之间延伸(图1)。通道70与抽吸源(未示出)流体连通，并且包括动臂22上的开孔或开口(图3和图4)。

如最佳地示出于图3和图4中的，板片74选择性地覆盖开口82。在所示实施例中，板片74位于动臂22的下表面50上。板片74通过铰链86可枢转地连接到动臂22，并且可以在闭合位置(图3)和打开位置(图4)之间，以及在闭合位置和打开位置之间的任意位置之间枢转。铰链86被布置成邻近动臂22的第二末端46，使得板片74向下朝着刀盘体26打开。换句话说，板片74远离刀盘体26打开，形成一个通向开口82的通道，该通道远离刀盘体26定向。在另一个实施例中，板片74可打开以形成通向开口82的通道，该通道朝向刀盘体26并且朝向动臂22的第二末端46延伸。此外，在其他实施例中，板片74可相对于动臂22滑动以覆盖或敞开开口82。板片74可由齿条连接驱动或滑动。

参见图3和4，致动器78包括杆体90和活塞-缸体装置94。杆体90包括第一末端98和第二末端102，该第一末端98联接于阀门板片74，该第二末端102联接于活塞-缸体装置94。杆体90通过轴销106可枢转地联接于动臂22。活塞-缸体装置94包括容纳在缸体114内并可相对于缸体114直线伸缩(例如通过受压流体)的活塞110。活塞110联接于杆体90，使得活塞110的伸展和缩回移动杆体90，从而打开和关闭阀门板片74。在另一个实施例中，活塞-缸体装置94可被另一种类型的直线致动器(例如螺线管)所取代。在另一个实施例中，杆体90可由旋转致动器来移动。

在所示实施例中，致动器78位于动臂22内。在一些实施例中，板片74也位于动臂22内，并且联接于所述内部腔室。将通道70、致动器78、板片74和/或任意其它部件布置于动臂22内可以使得所述部件少暴露于机械10的工作末端和来自采矿工作面的碎片，从而降低损坏部件的可能性。

致动器78由控制系统118操作。在所示实施例，控制器118驱动气流控制阀门以引导流体到缸体114的任一侧，从而移动活塞110。控制系统118接收来自传感器122的输入(例如通过有线连接或无线连接)，该传感器122检测动臂22相对于机架14的位置和/或检测刀盘体26的高度。参见图5，在一个实施例中，传感器122是检测动臂22的倾角并确定刀盘体26的高度的倾角计。如图6所示，在另一个实施例中，传感器122是检测动臂22围绕枢轴54的旋转并确定刀盘体26的高度的旋转传感器(例如编码器)。参见图7，在另一个实施例中，传感器122是检测致动器58的延伸以测定动臂22的旋转并确定刀盘体26的高度的直线传感器。

控制器118基于刀盘体26的感测位置来操作致动器78以移动板片74。例如，当传感器122检测到刀盘体26处于完全升起位置，控制系统118驱动气流控制阀门以伸展活塞110，从而至少部分地暴露开口82(图3)，以提供与通道70的流体连通。当刀盘体26下降时，控制系统118驱动气流控制阀门缩回活塞110，从而朝向闭合位置移动板片74。在一个实施例中，一旦刀盘体26移动到低于预定高度时，板片74完全地关闭开口82以保证切割的矿石不被吸入通道70。

将用于吸气系统的开口布置在动臂的下表面对于传统挖掘机械来说是不切实际的，这是因为当动臂和刀盘体处于降低位置时，其将导致切割的材料被吸入通风管。同样地，将开口布置在传统挖掘机械的动臂的上表面将导致当刀盘体处于升起位置时通道的顶部被矿区顶面阻塞或堵塞。然而，在动臂22的底面上的最佳形状的开口82提高了平均通气流速量，并且显著提高了当刀盘体26处于升起位置时的流速。通过实现依照刀盘体26的位置来调整气流通道的大小的可控阀门74，可以提高邻近切割面的通风性能。在一个实施例中，当动臂22和刀盘体26处于更邻近地面的位置时，由阀门74形成的通道变小，从而降低从地面被吸入的碎片和矿石的数量。阀门74随着刀盘体26上升而渐进地打开，并随着刀盘体26下降而渐进地闭合。在一些实施例中，当刀盘体26低于预定高度时阀门74完全闭合，当刀盘体26高于预定高度时该阀门完全打开。

控制系统118可以基于多个传感器输入中的任意一个打开和关闭开口82。例如，在图5的实施例中，倾角计122指示动臂22的方位，控制系统118因而确定刀盘体26的高度。在图6的实施例中，基于动臂22的测量旋转角度来计算刀盘体26的位置。在图7的实施例中，所测量的致动器58的伸展指示动臂22的旋转，控制系统118可以确定刀盘体26的位置。基于所检测的输入，控制系统118相应地打开阀门74。另外，在其他实施例中，可以通过基于气流回路内的差压反馈改变或调整阀门74的位置来优化容积流量。

因此，本发明在其他事物之外公开了一种用于挖掘机械的气流系统。尽管已经参考特定的优选实施例详细描述了本发明，变形和修改也落入说明书所描述的一个或多个独立的方面的范围和精神。本发明的多种特征和优点将阐述于以下权利要求中。

Claims (45)

1.一种挖掘机械，其包括：

机架；

限定有内部腔室的动臂，所述动臂包括联接到所述机架的第一末端、第二末端、和与所述内部腔室流体连通的开口；

刀盘体，所述刀盘体包括多个刀头并且被支撑在所述动臂的第二末端上；

用于运送切割物料离开所述刀盘体的连续传送机，所述连续传送机支撑在所述机架上；

收集机构，所述收集机构具有接触切割物料并将切割物料引导到所述连续传送机上的臂；

联接于所述动臂的阀门，所述阀门可在闭合位置和打开位置之间移动，在所述闭合位置时所述开口被覆盖，在所述打开位置时所述开口至少部分地被敞开；和

联接于所述阀门的致动器，所述致动器选择性地使所述阀门在所述闭合位置和所述打开位置之间移动。

2.根据权利要求1所述的挖掘机械，其中，所述动臂限定有下表面，并且所述开口位于所述下表面上。

3.根据权利要求1所述的挖掘机械，其中，所述阀门包括板片，所述板片通过铰链可枢转地联接于所述动臂，使得所述板片可以相对所述动臂枢转一定角度。

4.根据权利要求3所述的挖掘机械，其中，所述铰链被布置成邻近所述刀盘体，使得当所述板片向所述打开位置移动时，所述板片朝向所述刀盘体枢转。

5.根据权利要求1所述的挖掘机械，其中，所述阀门随着所述动臂升起而渐进地打开。

6.根据权利要求1所述的挖掘机械，其中，所述致动器包括杆体和可直线移动构件，所述杆体包括联接于所述阀门的第一末端和联接于所述构件的第二末端，所述杆体可围绕轴销相对于所述动臂枢转。

7.根据权利要求6所述的挖掘机械，其中，所述可直线移动构件包括流体活塞-缸体设备。

8.根据权利要求1所述的挖掘机械，其进一步包括用于操作所述致动器的控制系统和用于检测所述刀盘体相对于所述机架的位置的传感器。

9.根据权利要求8所述的挖掘机械，其中，所述传感器是检测所述动臂的倾斜角度的倾角计。

10.根据权利要求8所述的挖掘机械，其中，所述动臂的第一末端可以围绕枢轴相对于所述机架枢转，并且所述传感器检测所述动臂围绕所述枢轴的旋转角度。

11.根据权利要求8所述的挖掘机械，其进一步包括用于相对于所述机架移动所述动臂的动臂致动器，其中所述传感器检测所述动臂致动器的伸展。

12.一种用于挖掘机械的动臂，所述挖掘机械具有机架和刀盘体，所述动臂包括：

长形的壳体，该壳体具有被配置为联接于所述机架的第一末端和被配置为支撑所述刀盘体的第二末端，该壳体限定有上表面、下表面和内部腔室；

布置在所述下表面上并与所述内部腔室流体连通的开口；

可在闭合位置和打开位置之间移动的阀门，在所述闭合位置时所述开口被覆盖，在所述打开位置时所述开口至少部分地被敞开；

致动器，该致动器联接于所述阀门以选择性地在所述闭合位置和所述打开位置之间移动所述阀门；和

用于操作所述致动器的控制系统和用于检测所述动臂的第二末端相对于所述动臂的第一末端的位置的传感器。

13.根据权利要求12所述的动臂，其中，所述阀门包括板片，所述板片通过铰链可枢转地联接于所述壳体，使得所述板片可以相对所述壳体枢转一定角度。

14.根据权利要求13所述的动臂，其中，所述开口和所述板片被布置成邻近所述壳体的第二末端，并且所述板片朝向远离所述壳体的第二末端的方向打开。

15.根据权利要求12所述的动臂，其中，所述致动器包括杆体和可直线移动构件，所述杆体包括联接于所述阀门的第一末端和联接于所述构件的第二末端，所述杆体可围绕轴销相对于所述动臂枢转。

16.根据权利要求15所述的动臂，其中，所述可直线移动构件包括流体活塞。

17.根据权利要求12所述的动臂，其中，所述致动器被布置在所述壳体内。

18.根据权利要求12所述的动臂，其中，所述传感器是检测所述动臂的倾斜角度的倾角计。

19.根据权利要求12所述的动臂，其中，所述动臂的第一末端围绕枢轴枢转，并且所述传感器检测所述动臂围绕所述枢轴的旋转角度。

20.一种挖掘机械，其包括：

机架；

限定有上表面、下表面和内部腔室的动臂，该动臂包括联接于所述机架的第一末端、第二末端、和位于所述下表面上并与所述内部腔室流体连通的开口；

刀盘体，所述刀盘体包括多个刀头并被支撑在所述动臂的第二末端；

联接于所述动臂的板片，所述板片可以从闭合位置向打开位置移动，在所述闭合位置时所述开口被覆盖，在所述打开位置时所述开口至少部分地被敞开；

致动器，该致动器联接于所述板片以选择性地使所述板片在所述闭合位置和所述打开位置之间移动；

用于检测所述刀盘体的位置的传感器；和

用于基于所述刀盘体的所检测到的位置来操作所述致动器的控制系统。

21.根据权利要求20所述的挖掘机械，其中，所述板片通过铰链可枢转地联接于所述动臂，使得所述板片可以相对所述动臂枢转一定角度。

22.根据权利要求21所述的挖掘机械，其中，所述致动器包括杆体和可直线移动构件，所述杆体包括联接于所述板片的第一末端和联接于所述构件的第二末端。

23.根据权利要求22所述的挖掘机械，其中，所述杆体可围绕轴销相对于所述动臂枢转。

24.根据权利要求20所述的挖掘机械，其中，所述传感器是检测所述动臂的倾斜角度的倾角计。

25.根据权利要求20所述的挖掘机械，其中，所述动臂的第一末端可围绕枢轴相对于所述机架枢转，并且所述传感器检测所述动臂围绕所述枢轴的旋转角度。

26.根据权利要求20所述的挖掘机械，其进一步包括用于相对于所述机架移动所述动臂的动臂致动器，其中所述传感器检测所述动臂致动器的伸展。

27.一种用于操纵挖掘机械的方法，所述挖掘机械包括动臂和被支撑在所述动臂上的刀盘体，所述动臂包括内部腔室和与所述内部腔室流体连通的开口，所述方法包括：

操纵所述刀盘体接合矿壁；

在所述动臂的内部腔室中形成吸力；

在闭合位置和至少一个打开位置之间驱动联接于所述动臂的阀门，在所述闭合位置时所述开口被覆盖，在所述打开位置时所述开口至少部分地被敞开，当所述阀门处于所述至少一个打开位置时有吸力被施加在所述开口处；并且

通过支撑在所述机械的机架上的连续传送机运送物料离开所述刀盘体。

28.根据权利要求27所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，驱动所述阀门包括使板片围绕铰链相对所述动臂枢转。

29.根据权利要求28所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，使板片围绕铰链枢转包括当所述板片朝所述至少一个打开位置移动时使所述板片围绕所述铰链朝向所述刀盘体枢转。

30.根据权利要求27所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，驱动所述阀门包括当所述动臂被升起时渐进地移动所述阀门。

31.根据权利要求27所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，驱动所述阀门包括以线性的方式移动构件以使臂部围绕轴销枢转。

32.根据权利要求27所述的用于操纵挖掘机械的方法，进一步包括感测所述动臂和所述刀盘体中至少之一相对所述挖掘机械的机架的位置；以及

基于所感测到的位置控制对所述阀门的驱动。

33.根据权利要求32所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，感测位置包括测量动臂致动器在提升和降低所述动臂时的伸长。

34.根据权利要求32所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，感测位置包括使用倾斜计测量所述动臂的方位。

35.根据权利要求32所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，感测位置包括测量所述动臂相对所述挖掘机械的机架的旋转角度。

36.一种用于操纵挖掘机械的方法，所述挖掘机械包括动臂和被支撑在所述动臂的端部的刀盘体，所述动臂包括内部腔室和位于下表面上的与所述内部腔室流体连通的开口，所述方法包括：

在闭合位置和至少一个打开位置之间驱动阀门，在所述闭合位置时所述动臂的开口被覆盖，在所述打开位置时所述开口至少部分地被敞开；

感测所述动臂和所述刀盘体中至少之一的位置；以及

基于所感测到的位置控制对所述阀门的驱动。

37.根据权利要求36所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，驱动所述阀门包括使板片围绕铰链相对所述动臂枢转。

38.根据权利要求36所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，驱动所述阀门包括使所述阀门枢转从而所述阀门朝远离所述刀盘体的方向敞开所述开口的一部分。

39.根据权利要求36所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，驱动所述阀门包括当所述动臂被升起时渐进地移动所述阀门。

40.根据权利要求36所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，驱动所述阀门包括以线性的方式移动构件以使臂部围绕轴销枢转。

41.根据权利要求36所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，感测位置包括测量动臂致动器在提升和降低所述动臂时的伸长。

42.根据权利要求36所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，控制对所述阀门的驱动包括当所述动臂升起时移动所述阀门至一个所述打开位置并且当所述动臂下降至预定高度下方时移动所述阀门至所述闭合位置。

43.根据权利要求36所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，感测位置包括使用倾斜计测量所述动臂的方位。

44.根据权利要求36所述的用于操纵挖掘机械的方法，其中，感测位置包括测量所述动臂相对所述挖掘机械的机架的旋转角度。

45.根据权利要求36所述的用于操纵挖掘机械的方法，进一步包括在所述动臂的内部腔室中形成吸力从而当所述阀门处于所述至少一个打开位置时有吸力被施加在所述开口处。